kl hong quoc cuong 910571d

T NG LIÊN OÀN LAO TR NG VI T NAM NG I H C TÔN C TH NG KHOA I N – I N T ÁN T T NGHI P TÀI: THI T K VÀ THI CÔNG MÁY C T MICA Gi ng viên h ng d n : PGS.TS D NG HOÀI NGH A Sinh viên th c hi n : H ng Qu c C ng MSSV : 910571D L p : 09DD3N Khoá : 09 TP H Chí Minh, tháng n m 2010 L I M N Trong su t c (2005- 2010) i Tr ng i H c TÔN C TH NG, ng em nh n c s t n nh y d a th y cô v ki n th c chuyên môn ng nh nh ng ki n th c cu c s ng T nh ng ki n th c ! "# p ng em $n $nh % n t t nghi&p th'i gian cho ( )p * ng em xin chân $nh +m ,n c th y cô khoa -i&n - -i&n T "#+ng y ng em nh ng ki n th c v chuyên môn /$ "# p ng em 0nh h 1ng theo s hi2u bi t /$ + n3ng ng em th c hi&n t t % n “ MÁY C T MICA ” /$ o i u ki&n thu n l i cho ng em $n t4t c * ng em ng xin g5i l'i +m ,n chân $nh n th y PGS.TS D NG HOÀI NGH A gi o viên h 1ng d6n c a chúng em, tân nh "# p ch8 d6n ng em $n $nh % n t t nghi&p 9$y NH N T A O VIÊN H NG D N TP H% Chí Minh, Ngày……Tháng… N3m 2010 Giáo Viên H 1ng D6n PGS.TS D ,ng Hoài Ngh:a NH N T A O VIÊN PH N BI N TP H% Chí Minh, Ngày……Tháng… N3m 2010 Giáo Viên Ph+n Bi&n Lu n V n T t Nghi p GVHD: PGS.TS D ng Hoài Ngh a M cL c Ch ng 1: Gi i Thi u T ng Quan 1.1 Robot công nghi p 1.1.1 L ch s phát tri n robot 1.1.2 ng d ng robot 1.1.3 M t s hình nh v tay máy 1.1.4 ng d ng robot ngành qu ng cáo 11 1.2 Nhi m v c a lu n v n 12 1.3 C u trúc c a lu n v n 13 Ch ng 2: Thi t K Ph n C ng 14 2.1 Thi t k c khí 14 2.2 Thi t k m ch ng l c 15 2.3 Thi t k m ch i u n 18 Ch ng : Thi t K Ph n M m 21 3.1 i u n máy tính 21 3.2 i u Khi n Trên Vi i u Khi n: 24 3.2.1 L u gi i thu t 24 3.2.2 Gi i thu t i u n h th ng: 25 3.2.3 Ch ng trình c a h th ng 26 Ch ng : K t Qu Thi Công 36 4.1 Hình mơ hình 36 4.2 Giao di n: 37 Ch ng 5: K t Lu n 39 5.1 u i m: 39 5.2 H ng phát tri n: 39 Ch ng : Ph L c 40 6.1 Vi i u Khi n Pic 18F4550 40 6.1.1 Gi i thi u 40 6.1.2 S chân 41 6.1.3 M t s c tính c a vi i u n PIC: 45 6.1.4 Các c tính t ng t : 46 6.1.5 Vi i u n PIC s d ng công ngh CMOS: 47 6.2 Vi i u n PIC 16F877A: 48 6.2.1 Gi i thi u: 48 6.2.2 S kh i: 49 6.2.3 T ch c b nh : 54 6.2.4 S l ng ngõ xu t nh p s kh i: 60 6.2.5 Ngơn ng l p trình CCS: 65 6.3 C!U H DÙNG IC CHUYÊN D"NG LMD 18200 70 6.3.1 Gi i thi u 70 6.3.2 c tính k# thu t: 70 6.3.3 ng d ng: 70 6.3.4 H ng d$n s d ng: 70 Tài li u tham kh o 72 SVTH : H ng Qu c C ng Trang Lu n V n T t Nghi p GVHD: PGS.TS D Ch 1.1 ng Hoài Ngh a ng 1: Gi i Thi u T ng Quan Robot công nghi p 1.1.1 L ch s phát tri n robot Thu t ng robot xu t phát t% ti ng Sec (Czech) “ robota” có ngh a công vi c t p d ch xu t hi n v& k ch Rossum’s Universal Robots c a Kerel Capek vào n m 1921 Trong v& k ch Rossum trai ông ta ã ch nh ng chi c máy g n gi ng v i ng i ph c v ng i Có l' ó m t g i ý ban u cho nhà sáng ch k thu t v nh ng c c u, máy móc b(t ch c ho t ng c b(p c a ng i u th p k) 60, Công ty M# AMF (American Machine And Foundry Company) qu ng cáo m t lo i máy t ng v n n ng g*i “ ng i máy công nghi p” (industrial robot) Ngày ng i ta t tên ng i máy công nghi p (hay robot công nghi p) cho nh ng lo i thi t b có dáng d p m t vài ch c n ng nh tay ng i c i u n t ng th c hi n m t s thao tác s n xu t V m t k thu t, nh ng robot cơng nghi p ngày có ngu n g c t% hai l nh v c k thu t i s m h n ó c c u i u n t% xa (Teleoperators) máy công c i u n s (NC – Numberically Controlled Machine Tool) Các c c u i u n t% xa (hay thi t b i u n ch - t ) ã phát tri n m nh chi n tranh th gi i l n nh+m nghiên c u v t li u phóng x ng i i u n c tách bi t kh,i khu v c phóng x b&i b c t ng có m t ho c vài c a quan sát có th nhìn th y cơng vi c bên Các c c u i u n t% xa thay th cho cánh tay ng i thao tác, g m b k-p & bên (t ) hai tay c m & bên ( ch ) C hai tay c m b k-p c n i v i b+ng m t c c u b c t t o v trí h ng tùy ý c a tay c m b k-p c c u dùng i u n b k-p theo chuy n ng c a tay c m Vào kho ng 1949, máy công c s i nh+m áp ng yêu c u gia công chi ti t nghành máy bay Nh ng robot u tiên th c ch t s k t h p gi a khâu c khí c a c c u i u n t% xa v i kh n ng l p trình c a công c i u n s M t nh ng robot công nghi p u tiên c ch t o Versatran c a AMF, M# c.ng vào kho ng th i gian & M# xu t hi n lo i robot Unimate – 1900 c dùng u tiên k# thu t ôtô Ti p theo M# n c khác b(t u s n xu t robot công nghi p : Anh – 1967, Th y i n nh t – 1968 theo b n quy n c a M#, CHLB c – 1971, Pháp – 1972, Ý – 1973… Tính n ng làm vi c c a robot ngày c nâng cao, nh t kh n ng nh n bi t x lý N m 1967 tr ng i h*c Stanford ( M#) ã ch nh ng m$u robot ho t ng theo mơ hình “ m(t – tay”, có kh n ng nh n bi t nh h ng SVTH : H ng Qu c C ng Trang Lu n V n T t Nghi p GVHD: PGS.TS D ng Hoài Ngh a b k-p theo v trí v t k-p nh c m bi n n m 1974 công ty M# Cincinnati a lo i robot c i u n b+ng máy vi tính, g*i T3 ( The tomorrow tool : công c t ng lai) Robot có th nâng c v t có kh i l ng n 40 Kg Có th nói, robot t h p kh n ng ho t ng linh ho t c a c c u i u n t% xa v i m c “ trí th c” ngày phong phú c a h i u n theo ch ng trình s c.ng nh k# thu t ch t o b c m bi n, cơng ngh l p trình phát tri n c a trí khơn nhân t o, h chun gia, … Trong nh ng n m sau này, vi c nâng cao tính n ng ho t ng c a robot không ng%ng phát tri n robot c trang b thêm lo i c m bi n khác nh n bi t môi tr ng xung quanh, v i nh ng thành t u to l n l nh v c tin h*c – i n t ã t o h robot v i nhi u tính n ng c bi t , s l ng robot ngày gia t ng, giá thành ngày gi m nh v y, robot cơng nghi p ã có v trí quan tr*ng dây chuy n s n xu t hi n i M# n c u tiên phát minh robot, nh ng n c phát tri n cao nh t l nh v c nghiên c u ch t o s d ng robot l i Nh t 1.1.2 ng d ng robot T% i robot công nghi p ã c áp d ng nhi u l nh v c d i góc thay th s c ng i nh v y dây chuy n c t ch c l i, n ng su t hi u qu t ng lên rõ r t M c tiêu ng d ng robot cơng nghi p nh+m góp ph n nâng cao n ng su t dây chuy n công ngh , gi m giá thành, nâng cao ch t l ng kh n ng c nh tranh c a s n ph/m ng th i c i thi n i u ki n lao ng t c m c tiêu nh vào nh ng kh n ng to l n c a robot công nghi p: làm vi c không bi t m t m,i, r t d0 dàng chuy n ngh m t cách thành th o, ch u c phóng x mơi tr ng làm vi c c h i, nhi t cao, “ c m th y” c t% tr ng “ nghe” c c sóng siêu âm,… Robot c thay th ng i tr ng h p ho c th c hi n công vi c không n ng nh*c nh ng n i u d0 gây m t m,i, nh m l$n Trong ngành c khí, robot c s d ng cơng ngh úc, hàn, c(t, kim lo i, s n phun, ph kim lo i, tháo l(p v n chuy n phô, l(p ráp s n ph/m… Ngày ã xu t hi n dây chuy n s n xu t t ng g m máy CNC v i robot công nghi p, dây chuy n ó t m c t ng hóa cao, m c linh ho t cao,…& ây máy robot c i u n m t h th ng ch ng trình Ngồi phân x &ng, nhà máy, k# thu t robot c.ng c s d ng vi c khai thác th m l c a i d ng, y h*c, qu c phòng, chinh ph c v tr , công nghi p nguyên t , l nh v c xã h i,… Rõ ràng robot có kh n ng làm vi c m t s i u ki n v t kh n ng ng i, ó ph ng ti n h u hi u t ng hóa, nâng cao n ng su t lao ng, gi m nh- cho ng i nh ng công vi c n ng nh*c c h i nh c SVTH : H ng Qu c C ng Trang Lu n V n T t Nghi p GVHD: PGS.TS D ng Hoài Ngh a i m l n nh t c a robot ch a linh ho t nh ng i, dây chuy n t ng n u có m t robot b h,ng có th làm ng ng ho t ng c a c dây chuy n, robot v$n ho t ng d i s giám sát c a ng i 1.1.3 M t s hình nh v tay máy Hình 1: Cánh tay Robot r a chén Hình 2: Cánh tay robot SVTH : H ng Qu c C ng Trang Lu n V n T t Nghi p GVHD: PGS.TS D ng Hồi Ngh a Hình 3: Xe robot theo dõi Hình 4: Cánh tay robot c a nasa Hình 5: Bàn tay robot SVTH : H ng Qu c C ng Trang 10 Lu n V n T t Nghi p 1.1.4 GVHD: PGS.TS D ng Hoài Ngh a ng d ng robot ngành qu ng cáo Ngày xã h i ngày phát tri n hàng hóa s n xu t ngày nhi u nhu c u mua s(m ngày l n, nh ng mu n tìm mua d c nh mong mu n khơng ph i d0 th hàng hóa n c tay ng i m t cách nhanh chóng buôn bán m t cách hi u qu nên ngành qu ng cáo m i i Có r t nhi u cách qu ng cáo t% n gi n n ph c tap Ngày i ng âu âu c.ng la bi n qu ng cáo T% nh ng b c hình to n nh,, có nh ng b ng hi u ch y ch ki u h t hi u ng n hi u ng khác, Ngày c.ng nh êm làm c nh ng th ó ta ph i có công c qua ây em xin gi i thi u m t công c m t ph n ph c v cho ngành qu ng cáo ó máy c(t Mica Máy c(t Mica lo i máy c(t t o nh ng ki u ch qu ng cáo Nó có th c(t ch , hình,…Ví d nh hình sau : làm nh ng b ng Sau c(t ta s' ti n hành làm qu ng cáo : nh bi n qu ng cáo : làm máy r t t n ph i có th i gian u t l n nên lu n v n chúng em chi làm mơ hình nho nh, nói v cách th c ch t o i u n c a chi c máy SVTH : H ng Qu c C ng Trang 11 Lu n V n T t Nghi p GVHD: PGS.TS D ng Hoài Ngh a B ng li t kê nh ng ghi n%m Bank th 1: SVTH : H ng Qu c C ng Trang 58 Lu n V n T t Nghi p GVHD: PGS.TS D ng Hoài Ngh a B ng li t kê nh ng ghi n%m Bank th 2: SVTH : H ng Qu c C ng Trang 59 Lu n V n T t Nghi p GVHD: PGS.TS D 6.2.4 S l &ng ngõ xu t nh p s ng Hồi Ngh a kh i: PIC 16F877A có t t c Port xu t nh p ó Port A, Port B, Port C, Port D, Port E S ch c n ng c th c a t%ng kh i nh sau: PORT A: Port A Port chi u ch) có bit ghi nh h ng d li u t ng ng TRISA Khi TRISA b+ng Port A Port nh p, TRISA b+ng Port xu t d li u ! "# $ ) / % ! *# $ 05 SVTH : H ng Qu c C !1 & + $ ' & , - '( + , ! 14 $ + !1 + ng $ ( 2 , , 2 ( '( ( Trang 60 Lu n V n T t Nghi p SVTH : H ng Qu c C GVHD: PGS.TS D ng ng Hoài Ngh a Trang 61 Lu n V n T t Nghi p SVTH : H ng Qu c C GVHD: PGS.TS D ng ng Hoài Ngh a Trang 62 Lu n V n T t Nghi p PORT B: 6$ '2 ' &9 ( 7( GVHD: PGS.TS D * ( ng Hoài Ngh a :( 6 ! "; SVTH : H ng Qu c C % + + ng & , , - ' & '( ' 4( >7 D , ' ( Trang 64 Lu n V n T t Nghi p PORT E: > ) >( + , GVHD: PGS.TS D >$ M F > F )B ( L7 D ' , + (6 , A ng Hoài Ngh a ' %C > D % D D ( > >( > % & & ) > + , ' D ' , ' ( 05 + , + ( 6.2.5 Ngôn ng l p trình CCS: CCS trình biên d ch dùng ngơn ng C cho vi i u n PIC ây ngôn ng c p cao giúp vi t ch ng trình d0 dàng h n ngơn ng Assemly Mã l nh c t i u biên d ch CCS ch a nhi u hàm ph c v cho m*i m c ích có nhi u cách l p trình, s t i u c a ch ng trình ng i l p trình quy t nh C u trúc m t ch ng trình C vi t CCS SVTH : H ng Qu c C ng Trang 65 Lu n V n T t Nghi p GVHD: PGS.TS D ng Hoài Ngh a # include // khai báo PIC s d ng c a ch ng trình # device // khai báo thi t b c n s d ng #use delay(clock =1200000000) //khai báo hàm Delay …… Int 16 a,b; //khai báo bi n ……… Void xu_ly_ ADC( ) // ch ng trình {… … } #INT_ TIMER1 //khai báo ng(t Void xu_ly_ngat_timer( ) //ch ng trình x lý ng(t {… … } Main( ) //ch ng trình {… …… } M t s hàm x lý s , x lý bit, delay: Hàm x lý s : Bao g m hàm: Sin( ), Cos( ), tan( ), asin( ), acos( ), atan( ) Abs( ): l y giá tr t i Exp( ); hàm m exp Log( ): hàm logarit Pow( ): hàm tính l.y th%a Sqrt( ): hàm tính c n c Hàm x lý bit phép toán: Bao g m hàm sau: o Shift_right(), Shift_left(): d ch trái (ph i) bit vào m t màng hay m t c u trúc, a ch) a ch) m ng, a ch) tr, n c u trúc o Bit_clear(var,bit): xóa bit bi n var o Bit-set(var,bit): set=1 bi n var o Bit_test(var,bit): ki m tra v trí bit var, hàm tr v giá tr bi n var o Swap(var): o v trí c a bit cao cho bit th p byte,hàm không tr v giá tr SVTH : H ng Qu c C ng Trang 66 Lu n V n T t Nghi p GVHD: PGS.TS D ng Hoài Ngh a o Make8(var,offset): hàm trích byte t% bi n var, offset v trí c a byte c n trích(0,1,2,3) o Make16(varhigh,varlow): v giá tr 16 bit k t h p t% bi n bit varhigh varlow o Make 32(var1,var2,var3,var4): tr v giá tr 32 bit k t h p giá tr bit hay 16 bit t% var1 n var o Có hàm ph c v Delay: o Delay _cycles(count): Count: h+ng s t% 0_255 chu k8 l nh,1 chu k8 l nh = chu k8 máy Ví d : delay_cycles(10) //delay 10 chu kì l nh o Delay_us(time): hàm không tr v giá tr Time: bi n s có giá tr 0-255, h+ng s có giá tr 0-65355 Ví d : delay_us(1); //delay micro giây o Delay_ms(time): hàm khơng tr v giá tr Ví d : delay_ms(1000); //delay giây Các hàm IO C: Bao g m hàm sau: o Output_low(pin), Output_high(pin): Dùng thi t l p m c (low, 0V), hay m c (high, 5V) cho chân IC, hàm s' t pin làm ngõ ra, hàm th c hi n h t chu k8 máy Ví d : xu t xung vuông chu k8 100 ms, chân b0, n i b0 v i èn led #include #use delay(clock=12000000) Main () { While(1) { Output_high(pin_B0); Delay_ms(50); Output_ low(pin_B0); Delay _ms(50); } SVTH : H ng Qu c C ng Trang 67 Lu n V n T t Nghi p GVHD: PGS.TS D ng Hoài Ngh a Output_bit(pin,value) Pin: tên chân value: giá tr hay Hàm c.ng xúât giá tr 0/1 pin,t ng t hàm trên, th ng dùng giá tr tùy thu c giá tr bi n bit ó ,hay mu n xu t o c a giá tr ngõ tr c ó Input _bit(pin) Hàm tr v giá tr tr ng thái c a chân IC, giá tr bit o Output_X(value) X: tên port có chip Value giá tr byte Hàm xu t giá tr byte port T t c chân c a port ó u ngõ o Input_X() Hàm tr v giá tr bti giá tr ang hi n h u c a port ó o Port_B_pullups(value) Hàm thi t l p ngõ vào port B pullup( i n tr& kéo lên) Value=1 s' kích h*at tính n ng value=0 s' ng%ng Ch) chip có port B có tính n ng m i dùng hàm Set_tris_X (value) Hàm nh ngh a chân IO cho port ngõ vào hay ngõ Ch) c dùng v i #use fast_IO S d ng #byte t o bi n ch) n port thao tác thao tác port Khai báo ng(t: M2i h* PIC có s l PIC 18 có 35 ng(t ng ngu n ng(t khác nhau: PIC 14 có 14 ng(t, Danh sách ng(t v i ch c n ng t ng ng: • #INT_GLOBAL: ng(t tồn c c • #INT_AD: ng(t chuy n i A/D ã hoàn t t • #INT_CCP1: ng(t có Capture hay compare CCP1 • #INT_CCP2: ng(t có Capture hay compare CCP2 SVTH : H ng Qu c C ng Trang 68 Lu n V n T t Nghi p GVHD: PGS.TS D ng Hồi Ngh a • #INT_COMP: ki m tra b+ng Comparator • #INT_EEPROM: hồn thành ghi EEPROM • #INT_ EXT: ng(t ngồi • #INT_I1C: có h*at ng I2C • #INT_LOWVOLT: phát hi n áp th p • #INT_PSP: có data vào c ng Parallel Slave • #INT_RB: b t kì thay i chân B4 n B7 • #INT_RDA: data nh n t% RS232 s5n sàng • #INT_RTCC: tràn Timer • #INT_SSP: có h*at • #INT_TBE: b ng SPI hay I2C m chuy n RS232 tr ng • #INT_TIMER0: tràn Timer0 • #INT_TIMER1: tràn Timer1 • #INT_TIMER2: tràn Timer2 • #INT_OSCF: l2i OSC SVTH : H ng Qu c C ng Trang 69 Lu n V n T t Nghi p 6.3 GVHD: PGS.TS D ng Hoài Ngh a C'U H DÙNG IC CHUYÊN D(NG LMD 18200 6.3.1 Gi i thi u ây module c u H dùng IC chuyên d ng LMD18200 c a hãng National cho dòng liên t c 3A, dòng )nh 6A Module c thi t k dành cho ng d ng i u n t c v trí dùng DC Motor (motion control) 6.3.2 "c tính k) thu t: - Dòng liên t c 3A - Dòng )nh 6A (200 ms) - i n áp c p t% +12V t i +55V - Chuy n m ch công su t bên dùng DMOS, cho Rds(ON)=0.3 hm -Ngõ vào t ng thích v i tín hi u CMOS TTL - Có Led báo ngu n cho m ch - B o v ng(n m ch - Board 6.3.3 c thi t k nh, g*n – Kích th c (80x45)mm ng d ng: - i u n ng c DC ng c b c - i u n v trí v n t c c c u servo - Dùng robot - Trong máy i u n ch ng trình s - Trong máy in máy v' 6.3.4 H ng d*n s d ng: - PWM (Pulse Width Modulation): n i v i kênh PWM c a card i u n, dùng i u n t c - DIR : chân i u n chi u quay c a ng c , nh n tín SVTH : H ng Qu c C ng Trang 70 Lu n V n T t Nghi p GVHD: PGS.TS D hi u nh phân (H ho c L) t% card i u n c th c hi n ng Hoài Ngh a o chi u quay c a ng - BRAKE : chân th(ng, nh n tín hi u t% card i u n (H ho c L), cho phép ng c ch y, d%ng, hãm ng c - TF (THERMAL FLAG OUTPUT): Chân c nh báo nhi t - SC (CURRENT SENSE OUTPUT): Chân dòng i n ngõ - M+ M- :k t n i v i ng c - VS GND :là n i c p ngu n cho m ch ng c ch y chân th(ng (BRA) treo & m c th p (L) PWM & m c cao (H) DIR có th & m c cao ho c th p (H ho c L) ng c d%ng & tr ng thái không b hãm PWM (L), DIR (X- b t ch p giá tr H ho c L), BRA (L) ng c d%ng & tr ng thái b hãm PWM (H), DIR (H), BRA (H) ho c PWM (H), DIR (L), BRA (H) ho c PWM (L), DIR (X), BRA (H) SVTH : H ng Qu c C ng Trang 71 Lu n V n T t Nghi p GVHD: PGS.TS D ng Hoài Ngh a Tài li u tham kh o Ti ng Vi t: [1] Các l nh CCS [2] Giáo trình h*c t p mơn Vi X Lý – PIC16F877A [3] ng Th Khoa, 2003, l p trình ng d ng visual basic 6, Nxb H Qu c gia TPHCM [4] www.picvietnam.net [5] www.Microchip.com [6] www.diendandientu.net [7] www.datasheet4u.com [8] www.dientuvietnam.net Ti ng Anh: [9] datasheet ( 18F4550) [10] datasheet (16F877A) SVTH : H ng Qu c C ng Trang 72